CN1066281C - 磨床吸盘充退磁控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磨床吸盘充退磁控制器。其技术关键是主回路中四个功率管(如三极管，场效应管等)以桥式连接形成H桥逆变，并在控制回路的作用下输出幅值和方向均可调的直流电压，H桥逆变直接接电磁吸盘，实现无触点输出。本发明的控制回路设置有功率管的保护功能，并对功率管采用联锁控制，其充退磁电压、时间均可调，退磁精度高，抗干扰性强，体积小，结构简单，安装方便。

Description

磨床吸盘充退磁控制器

本发明涉及一种充退磁控制器，特别是一种平面磨床电磁吸盘充退磁控制器。

平面磨床通常使用电磁吸盘装夹工件，为了可靠地吸合和方便地取下工件，电磁吸盘的充退磁控制电路是必不可少的。80年代以来，国外已采用集成电路控制电磁吸盘的充退磁，以求取得更佳的退磁效果。我国一些大型的厂家也已研制成功集成电路充退磁装置，如上海机床厂和上海培明电讯厂研制的“PMT型平面磨床电子充退磁装置”。这是我国目前采用的较先进的充退磁控制器。无论什么样的充退磁装置，都是通过控制可控硅的触发导通来控制电压的大小，通过控制内部或外接继电器(或接触器)来完成电压的方向切换，以实现电磁吸盘的充退磁控制。但目前的这种充退磁装置仍有许多不足之处，如：可靠性差，故障率高；退磁时间长；退磁精度低；抗干扰性差；无保护功能，当外接过流(包括短路)及磁盘对地短路时，易烧坏系统；结构及外接线复杂，体积大等。

本发明的目的是提供一种新型磨床吸盘充退磁控制器，应用整流-逆变相组合的电路实现无触点输出，并采用新型集成电路、各控制回路间的光电耦合及功率管过流的自动监控等，缩短退磁时间，提高退磁精度，增强产品的抗干扰及自动保护能力。

本发明是这样实现的：下面结合附图对本发明进行说明。

附图1，为本发明的工作原理方框图

附图2，为本发明的电路图

如附图1所示，交流输入分做为两路，一路经过变压器的变压及整流稳压接控制回路，为控制部分提供电源；另一路经过整流、滤波再经过H桥逆变形成直接输出并直接与磨床的电磁吸盘相连。H桥逆变是由四只全控功率管组成的，控制部分发出的各种触发信号分别触发四只功率管的导通与否，进而使H逆变桥输出为幅值和方向均可调的直流电压。整个控制回路可分做为三部分：①外部状态控制，②电压方向控制，③电压幅值控制。外部状态控制部分主要是接收外来的充、退、停磁控制信号及电压幅值调节信号并通过光耦输入给电压方向控制及电压幅值控制部分。在电压方向调节控制部分，来自外部状态控制的信号可起动或停止振荡回路工作(振荡频率是可调的)，并通过两级触发器分别触发H桥逆变中的两只功率管的导通与否。当振荡回路停止工作时，触发信号仅使这两只功率管的其中一只导通(为充磁或停磁状态)。当振荡回路工作时，输出一轮换触发信号，使H桥逆变中的这两只功率管轮换导通(为退磁状态)。以此来控制输出电压的方向及正反向频率。同时通过两级触发器输出联锁信号以允许或限制H桥逆变中的其它两只功率管的导通与否。在电压幅值控制部分，来自外部状态控制的信号经过电压控制电路、电压跟随器及反向放大器(该放大器的反馈电阻受外接电位器调节)，形成一基准电压信号，该信号与高频锯齿波产生电路的输出进行比较产生一高频脉冲(脉宽可调)，再经过触发电路2形成触发信号，同时接收电压方向调节控制部分的信号共同来触发H桥逆变中的功率管导通与否，即可产生一幅值可调的电压。在电压幅值控制的另一分路中，将来自状态控制的停磁信号和来自比较器的退磁结束信号通过触发电路1使触发电路2置复位，以关断触发信号的输出。通过以上控制回路，可使得充磁时，H桥逆变输出恒定电压并可调；停磁时，H桥逆变无输出；退磁时，电压正反向变化且幅值逐渐衰减至零。

下面结合具体电路图(如附图2所示)对本发明做进一步叙述。在具体电路图2上，可将本发明划为三部分：主回路部分(Ⅰ)、电源部分(Ⅱ)、控制部分(Ⅲ)。

1．主回路部分(见图2-Ⅰ)，四个全控功率管(T₁、T₂、T₃、T₄)(如：三极管、场效应管等)以桥式连接形成H桥逆变，在控制回路的作用下，H桥逆变输出幅值和方向均可调的直流电压，H桥逆变的输出直接接电磁吸盘。当输入上电后，电容C₁两端形成一直流电压。当充磁时，功率管T₃导通，通过控制功率管T₂的触发脉冲来控制输出电压的大小；退磁时，功率管T₁、T₃轮换导通，相对应地功率管T₄、T₂轮换触发导通，输出方向正反变换，幅值逐渐衰减至零的电压，停磁时，功率管T₂、T₄无触发脉冲，其输出为零。

2．电源部分(如附图2-Ⅱ)，由多抽头变压器及整流、滤波、稳压电路等组成，为整个控制部分提供所需的几种直接电压源。

3．控制部分(如附图2-Ⅲ)，从功用上可将其分为三部分，即：外部状态控制(Ⅲ-1)、输出电压正反向切换控制(亦即T₁、T₃的触发控制)(Ⅲ-2)、输出电压幅值控制(亦即T₂、T₄的触发控制)(Ⅲ-3)，并且这三部分相互联系，共同完成对功率管(T₁、T₂、T₃、T₄)导通与否的控制。在控制部分(Ⅲ)，555或556(IC₅A)的Q(5脚)控制功率管T₁触发，其DIS(1脚)接至功率管T₄的触发端，555或556(IC₅B的Q(9脚)控制功率管T₃触发，其DIS(13脚)接T₂触发端。

①在外部状态控制(Ⅲ-1)部分，充磁时，通过外部状态开关使端子P₅、P₈接通，光耦PC₅输入端上电，输出端导通；退磁时，端子P₅、P₇接通，光耦PC₄输入端上电，输出端导通；停磁时，端子P₅、P₆导通，无信号输入；当端子P₅、P₉、P₁₀之间的外接电位器滑动时，端子P₉、P₅之间的电压在零到最大值之间变化，使得光耦PC₆的输入端电流变化，来改变输出端的电阻(或电压)值，以达到输出电压的大小调节。

②输出电压正反向切换控制(Ⅲ-2)，主要由运算放大器LM324形成振荡，由555或556组成触发控制。当接到充磁或停磁信号时，LM556(IC₆)的9端置低电平，振荡回路LM324(IC₇)产生高电平，通过两级触发电路IC₅，最终触发功率管T₃连续导通，同时关断功率管T₁、T₄，通过控制T₂管的导通来改变输出电压的大小。当接到退磁信号时，LM556(IC₆)的9端置高电平，振荡回路LM324(IC₇)起振，分别通过触发器(IC₅)触发功率管T₁、T₃导通，两者触发信号相反，使得T₁与T₃轮换导通。当调节电位器W₃时，功率管T₁、T₃的触发信号频率发生变化，使得退磁时正反向电压变换快慢发生相应变换。当T₃导通时，阻止T₄导通，当T₁导通时阻止T₂导通，以实现正反向电压切换。

③输出电压幅值控制(Ⅲ-3)，这部分主要由触发器(IC₃、IC₄、IC₆)及运算放大器(IC₇)等组成，对T₂、T₄的触发脉冲进行控制，改变T₂、T₄的导通脉冲，进而控制输出电压的大小。当充磁时，LM556(IC₆)的13端置“0”，通过电压跟随器(IC₇C)、反相放大器(IC₇A)形成一基准值A，与IC₃A形成的高频锯齿波通过IC₄A进行比较，形成一高频脉冲，控制T₂、T₄的导通。当调节内部电位器W₂或外接电位器时，反相放大器IC₇A的反馈阻抗发生变化，使得基准值A发生变化，触发脉冲宽度相应变化，即可控制输出电压幅值大小。当停磁时，IC₆的1端置“0”，使得IC₄的4、10两端置“0”复位，T₂、T₄的触发信号关断，输出为零。当退磁时，IC₆的9端置“1”，13端悬空，反相放大器IC₇A的输入信号根据电容C₂₆的端电压的变化而变化(C₂₆端电压随时间变化是指数曲线，电位器W₄的调节可以调整曲线形状)，使得基准值A也随时间变化，A从初始值逐渐减小，触发脉冲宽度逐渐变窄至零，此时比较器IC₇D置“0”，使IC₆A复位，IC₄的4、10端置“0”复位，关断触发信号。

在对功率管T₁、T₂、T₃、T₄的保护方面，通过反馈功率管的漏源(或集电极—发射极)之间的电压(或电流)来控制功率管的触发导通和关断。556(IC₄B)的THR、TR端通过快速恢复二极管D接至功率管T₂、T₄的漏极，通过电阻R₁₆给THR、TR端输入高电平，功率管T₂、T₄导通时THR和TR端电位将被二极管D钳位，给定保护最大值U_cv，当U_THR(或U_TR)端电位高于U_cv时，触发器翻转输出置“0”关断输出，保护功率管T₂、T₄不受损坏。同样将IC₁和IC₂的THR、TR两端通过二极管1D₁和2D₁分别接功率管T₁、T₃的漏极，高电平通过电阻R₃、R₆输入给THR、TR两端，此时功率管T₁、T₃导通，U_THR、U_TR的电压将被二极管1D₁、2D₁钳位，给定保护电压U_cv，当功率管T₁、T₃的电流大于某一值时，U_TR=U_THR＞U_cv，触发输出为零，功率管T₁、T₃截止，不致损坏。

本发明的优点及积极效果：本发明的磨床吸盘充退磁控制器经过测试，各项性能指标均优于现有技术。如充磁电压0～110V可调；退磁时间3-17S可调；退磁精度高达2g/cm²以下；为无触点输出方式，其可靠性高；具有负载过流(包括短路)及磁盘对地短路保护功能；抗干扰性好；结构简单、安装方便，体积小。

Claims (3)

1、一种磨床吸盘充退磁控制器，主要由主回路和控制回路组成，其特征是：主回路由四只功率管(T₁、T₂、T₃、T₄)以桥式连接形成H桥逆变，输出幅值和方向均可调的直流电压，并直接接电磁吸盘；控制回路由外部状态控制，输出电压正反向切换控制及输出电压幅值控制组成，外部给定的状态开关信号和幅值信号通过光电耦合器件521传递给其它控制部分；运算放大器LM324组成的低频振荡器通过定时器555或556触发控制功率管T₁、T₄和功率管T₂、T₃轮换导通，使得输出电压的正反向切换控制；运算放大器LM324产生幅值基准值A与定时器555组成的高频锯齿波进行比较输出一占空比随幅值信号可调的高频脉冲，触发功率管T₂、T₄的导通以调节输出电压的幅值大小。

2、根据权利要求1所述的充退磁控制器，其特征是：通过反馈功率管(T₁、T₂、T₃、T₄)的漏源电压来控制功率管的通和断。

3、根据权利要求1所述的充退磁控制器，其特征是：定时器555或556(IC₅A)的输出端Q(5脚)控制功率管T1触发，其放电端DIS(1脚)接至功率管T₄的触发端，定时器555或556(IC₅B)的输出端Q(9脚)控制功率管T₃触发，其放电端DIS(13脚)接T₂触发端。

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